DE7342613U

DE7342613U - Wassergekühlte Lanze für metallurgische Öfen

Info

Publication number: DE7342613U
Application number: DE7342613U
Authority: DE
Original assignee: Voest AG
Current assignee: Voest AG
Priority date: 1973-11-27
Publication date: 1974-03-14

Description

Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke ~ Alpine Montan Aktiengesellschaft in Wien, Österreich

Wassergekühlte Lanze für Metallurgische öfen

Die Neuerung betrifft eine wassergekühlte Lanze für metallurgische Öfen, insbesondere Blaslanze für Sauerstoffaufblaskonverter, mit einem Innenrohr, z.B. für die Zufuhr eines Gases, wie Sauerstoff, einem koaxialen Außenrohr und einem dazwischen angeordneten Leitrohr zur Führung und Umlenkung des Kühlwassers am Lanzenkopf, wobei der Lanzenkopf durch Schweißnähte mit dem Innen- und Außenrohr verbunden ist.

VJas sergekühlte Lanzen dieser Art v/erden beispielsweise zum. Aufblasen von Sauerstoff auf ein flüssiges Roheisenbad (DGM 7,026,215), für die Zufuhr flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe (ÖPS 287.756) und für die kontinuierliche Messung der Temperatur schmelzflüssiger Bäder eingesetzt (ÖPS 298.831 unä 307.081). Diese Lanzen haben am unteren Ende Schweißnähte, die das Innenrohr und das Aüßenrohr mit.

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dem Lanzenkopf integral verbinden. Bei Blaslanzen für die. Zufuhr von Sauerstoff und/oder Heizgas bzw. -öl ist der Lanzenkopf in der Regel aus Kupfer hergestellt; er kann eine oder mehrere.öffnungen für den Austritt von Gasen oder flüssigen Brennstoffefi aufweisen. Diese Schweißnähte sind sehr stark beansprucht, und es besteht die Gefahr des Aufreißens, wodurch in kurzer Zeit große Kühlwassermengen in das Innere des metallurgischen Ofens, z.B. Konverters, einfließen und dort Knallgasexplosionen und ähnliche Verpuffungen hervorrufen können. Auf den Schweißnähten lastet der Druck des Kühlwassers, das Eigengewicht des Innenrohres und - bei Blaslanzen - zusätzlich der Druck des zugeführten Sauerstoffes oder Brennstoffes.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Lanze zu schaffen, bei der diese Beanspruchungen der Schweißnähte während des Betriebes nicht auftreten bzw. kompensiert warden? es soll ihre Betriebssicherheit wesentlich verbessert und ihre Lebensdauer erhöht werden.

. Neuerungsgemäß besteht die Lösung dieses Problems darin, daß das Innenrohr an seinem oberen Teil einen mit einer Dichtung versehenen Kolben aufweist, der innerhalb der Wandung des Außenrohres axial verschiebbar und auf seiner Unterseite von Kühlwasser beaufschlagbar ist, wobei die Kolbenfläche so bemessen ist, daß die auf die Schweißnähte wirkende Belastung, zusammengesetzt aus auf die Schweißnähte zwischen Lanzenkopf und Innenrohr bzw. Außenrohr wirkendem Kühlwasserdruck, Eigengewicht des Innenrohres samt Kolben sowie gegebenenfalls auf. die Schweißnähte wirkendem Gasdruck, im wesentlichen kompensiert wird.

Die Kolbenfläche wird in Abhängigkeit von den anzuwendenden Drücken so dimensioniert, daß .

^ΡΚ·^ΡΚ - <^F1 -^F2'-^Pu ^{+ G + f:}3-P

2
worin F_v die Fläche des Kolbens in cm , P„ den Kühlwacserdruck

J\ Jx

vor dem Kolben, F₁ die lichte Querschnittsfläche des Außenrohres

2 ■ 2

in cm , F₂ die äußere Querschnittsfläche des Innenrohres in cm , P den Kühlwasserdruck im Bereich der Umlenkung des Lanzenkopfes in kg/cm , G das Gewicht des Innenrohres samt Kolben in kg, F₃

den lichten Querschnitt der Leitung bzw. den äußeren Querschnitt

2 des Innenrohres an seinem oberen Ende in cm und ρ den Gasdruck in kg/cm bedeuten.

Vorteilhaft ist auf der Oberseite des Kolbens ein Stift befestigt, der einen mit einer Skala zusammenwirkenden Zeiger zur Messung der Längenänderung des Außenrohres aufweist.

Es kann die Lanze auch so ausgebildet werden, daß für die Kolbenbewegung oberhalb des Kolbens ein Raum freigehalten ist, der mindestens eine Entlüftungsbohrung aufweist.

Einzelheiten der Neuerung werden anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Sauerstoffblaslanze im Vertikalschnitt und Fig. 2 gibt, ebenfalls im Vertikalschnitt, eine Einzelheit wieder, nämlich die Anordnung eines Stiftes zur Messung der Längenänderung des Außenrohres.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Innenrohr aus Stahl für die Zufuhr von Sauerstoff bezeichnet; 2 ist ein Außenrohr aus gleichem Werkstoff und 3 ein Lanzenkopf aus Kupfer mit einer Auftrittsöffnung 4. Der Lanzenkopf 3 ist durch Schweißnähte 5, 6 mit dem Innen- bzw. Außenrohr verbunden. Zwischen Innenrohr und Außenrohr ist ein Kühlwasserumlenk- bzw. Leitrohr 7 angeordnet; 8 und 9 sind Anschlüsse für die Kühlwasserzu- bzw. -abfuhr. Die Strömungsrichtung des Kühlwassers ist durch Pfeile gekennzeichnet. Durch den auf die Fläche 10 wirkenden Kühlwasserdruck, der sich aus dem Produkt von Kühlwasseräruck und der Fläche F₁ - F₃ errechnet, wobei F₁ der lichte Quer-

schnitt des Außenrohres 2 oberhalb des Lanzenkopfes 3 und F der äußere Querschnitt des Innenrohres 1 oberhalb der Schweißnaht 5 ist- v/erden die Schweißnähte 5 und 6 stark beansprucht. Außerdem lactet auf der Schweißnaht 6 dfis Eigengewicht des Innenrohres 1; das Eigengewicht des Düsenkopfes 3, dessen "Längserstreckung im Vergleich zu der des Innenrohres sehr klein ist, kann bei dieser Betrachtung vernachlässigt werden. Ein zusätzlicher Druck wird erzeugt durch das Produkt von Sauerstoffdruck - gemessen in der Zufuhrleitung 19 - und der Fläche F.,, wobei F- der lichte Querschnitt der Leitung 19 bzw. der äußere Querschnitt des Innenrohres 1 an seinem oberen Ende 14 ist.

Neuerungsgemäß wird die Summe dieser Drücke und Kräfte kompensiert durch einen Kolben 11, der im Dereich des oberon Endes des Innenrohres 1 angeordnet, d.h. an diesem Gefestigt ist und es ringförmig umgibt.. Mit 12 ist eine Ringdichtung zum Abdichten des Kolbens 11 gegenüber der Innenwand 13 des Außenrohres 2 bezeichnet; der Kolben 11 ist zusammen mit dem Innenrohr 1 axial verschiebbar, wenn sich das Außenrohr 2 als FoIc;? einer Wärmeeinwirkung dehnt. Das obere Ende 14 ist innerhalb eines Rohrstückes 15 verschiebbar gelagert und durch Ringdichtungen 16 gegenüber letzterem abgedichtet, so daß kein Sauerstoff von der Leitung in das Kühlwasser gelangen kann und umgekehrt. Mit 17 ist ein für die Kolbenbewegung erforderlicher Raum 17 bezeichnet, der mindestens eine Bohrung 18 zur Entlüftung aufweist. Die Bohrung 18 dient auch zur Kontrolle der Funktion der Dichtungen 12, 16; man kann feststellen, ob durch diese Bohrungen 18 Sauerstoff oder Kühlwasser ausfließt. Die vom Kühlwasser beaufschlagte untere Kolbenfläche 20 wird neuerungsgemäß so groß bemessen, daß das Produkt (Kühlwasserdruck - gemessen vor den Kolben - mal Fläche 2O) gleich oder größer ist als das Produkt (K'ihlwasserdruck ir.al (F, - Fj)) + das Produkt (Sauerstoffdruck - gemessen in der Leitung 19 - mal F^) + das Eigengewicht ües Innenrohres 1. Eei Einhaltung dieser Beziehung sind die Schweißnähte 5, 6 nicht belastet, und dieser Zustand bleibt während des Betriebes veil erhalten, d.h. die Wärmedehnung des Außenrohres 2 hat keinen

Claims

i:i;:LLu3 au? den auf den Kolben 11 wirkenden Kühlwasserdruck. Jn Fig. 2 ist mit 21 ein exzentrisch am Kolben 11 befestigter S-. lic bezeichne!-, der in einer Büchse 22 aus Bronze oder Kunststoff geführt ist, und ins Freie hinausragt. 23 ist ein Zeiger, der auf einer Skala 24 die Kolbenbewegung bzw. die Dehnung des Außonrohres 2 direct anzeigt; nit dieser Anzeige kann - wie an sich bekannt - der Blasprozeß gesteuert bzw. überwacht werden. ist eine Halterung für die Dichcung 12 des Kolbens 11, und der Kolben 11 ist seinerseits durch einen am Innenrohr 1 angeschweißten Flansch am Oberteil 14, der einen Gegenflansch 27 aufweist, mittels Schrauben lösbar befestigt. Mit 28 sind weitere ringförmige Dichtungen für den Kolben 11 bezeichnet. Die neuerungsgemäße Lanze ist einfach in ihrer Bauweise, Reparaturen sind leicht und schnell durchführbar. Schutz a η sprüche :

1. Wassergekühlte Lanze für metallurgische öfen, insbesondere Blaslanze für Sauerstoffaufblaskonverter, mit einem Innenrohr, z.B. für die Zufuhr eines Gases, wie Sauerstoff, einem koaxialen Außenrohr und einem dazwischen angeordneten Leitrohr zur Führung und Umlenkung des Kühlwassers am Lanzenkopf, wobei der Lanzenkopf durch Schweißnähte mit dem Innen- und Außenrohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr an.seinem oberen Teil (14) einen mit einer Dichtung (12) versehenen Kolben (11) aufweist, der innerhalb der Wandung (13) des Außenrohres (2) axial verschiebbar und auf seiner Unterseite (20) vom Kühlwasser baaufschlagbar ist, wobei die Kolbenfläche so bemessen ist, daß die auf die Schweißnähte (5, 6) v/irkende Belastung, zusammengesetzt aus auf die Schweißnähte (5, 6) zwischen Lanzenkopf (3) und Innenrohr (1) bzw. Außenrohr (2) wirkendem Kühlwasserdruck, Eigengewicht des Innenrohres (1) samt Kolben (11) sowie gegebenenfalls auf die Schweißnähte wirkendem Gasdruck, im wesentlichen kompensiert wird.

Schutz ansprüche:

Wassergekühlte Lanze für metallurgische öfen, insbesondere Blaslanze für Sauerstoffaufblaskonverter, mit einem Innenrohr, z.B. für die Zufuhr eines Gases, wie Sauerstoff, einem koaxialen Außenrohr und einem dazwischen angeordneten Leitrohr zur Führung und Umlenkung des Kühlwassers am Lanzenkopf, wobei der Lanzenkopf durch Schweißnähte mit dem Innen- und Außenrohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr an.seinem oberen Teil (14) einen mit einer Dichtung (12) versehenen KoIb..-t (11) aufweist, der innerhalb der V7andung (13) des Außenrohres (2) axial verschiebbar und auf seiner Unterseite (20) vom Kühlwasser beaufschlagbar ist, wobei die Kolbenfläche so bemessen ist, daß die auf die Schweißnähte (5, 6) wirkende Belastung, zusammengesetzt aus auf die Schweißnähte (5, 6) zwischen Lanzenkopf (3) und Innenrohr (1) bzw. Außenrohr (2) wirkendem Kühlwasserdruck, Eigengewicht des Innenrohres (1) samt Kolben (11) sowie gegebenenfalls auf die Schweißnähte wirkendem Gasdruck, im wesentlichen kompensiert wird.

2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die KoJ. benfläche in Abhängigkeit von den anzuwendenden Drücken de Beziehung foJ.gc:

F_K.P_K * (F₁ - F₂).P ₊ G ₊ F₃.η

vrorin F die Fläche des Kolbens (20) in cm", P der. Kühlwas-K K

serdruck vor dem Kolben; F.. die lichte Querschnittsflüche des

2 Außenrohres (2) in cm , F- die äußere Querschnitts!iäche des

Innenrohres (1) in cm , P den Kühlwasserdruck iir> üereich der

^u 2

Umlenkung des Lanzenkopfes in kg/cm , G das Gewicht des Innenrohres (1) samt Kolben (11) in Ig, F_ den lichten Querschnitt der Leitung (19) bzw. den äußeren Querschnitt des Innenrohres

2 (1) an seinem oberen Ende (14) und ρ den Gasdruck in kg/cm bedeuten.

3. Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf cer Oberseite de&> Kolbens (11) ein Stift (21) befestigt ist, der einen mit einer Skala (24) zusammenwirkenden Zeiger (23) zur Messung der Längenänderung dss Außenrohres (2) aufweist.

4. Lanze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kolbennewegung oberhalb des Kolbens (11) ein Raum (17) freigehalten ist, der mindestens eine Eiitlüftungsbohrung (18/ auf v/eist.